钢筋调直机说明书

钢筋调直机说明书
摘要
GT1.6/4型调直切断机主要由上料盘、调直装置、牵引装置、切断装置、下料架装置、机座等组成。

主要用于直径为Φ1.6-Φ4mm低碳钢筋、冷轧钢丝、不锈钢丝的调制。

钢筋调直切断机在设计的时候需要考虑切断机构和调直机构的方案设计。

根据任务书的要求，最终确定切断的方式为锤击切断方式：适用中、小直径钢筋，工作噪声连续、较大。

易出现连切现象，定尺误差最小。

调直的方式为模块调直：钢筋调直效果好，比较容易控制。

但调直速度低，被加工钢筋表面有划伤，工作噪声较大；适合各种光圆钢筋。

该机器在运转时保证钢丝从左至右得方向进行送料；调直切断机在调试正常后，不允许有无效剪切现象；调直后的钢筋允许有轻微擦伤，但重量损耗不大于0.5％。

该调直切断机在设计完成后将满足的实际生产要求：（1）调直切断钢丝直径：Φ1.6-Φ4mm；（2）调直切断钢丝长度：100mm—1000mm；（3）切断长度误差：ΔL≤2mm；（4）钢丝调直切断后的直线度误差不大于2mm/m；（5）牵引钢丝速度：20-30m/min；（6）切断电机功率：2.2kw。

关键词：钢筋；调直切断机；无效剪切
Abstract
GT1.6/4 type straightening cutting machine is mainly composed of loading plate, straightening device, traction device, cutting device, cutting device, frame, etc. Is mainly used for 1.6 Φ Φ diameter 4 mm mild steel, cold rolled steel wire, sta inless steel wire of the modulation.
Steel bar straightening cutting machine at the time of design need to consider to cut off the institutions and straightening mechanism scheme design. According to the requirement of the specification, the final cut off the way for the hammer to cut off the way: for medium and small diameter steel bar, work continuously, large noise. Easy appear even cutting phenomenon, length minimum error. Module as a way of straightening straightening: reinforced straightening effect is good, easy to control. But straightening speed is low and processing steel surface is slashed and working noise; Suitable for all kinds of round steel bar.
The machine in operation, ensure the wire feeding from left to right direction; Adjusting cutter after commissioning normal, there is no invalid shear phenomenon;
After straightening steel to allow a slight abrade, but weight loss is not greater than 0.5%.
The straightening cutting machine in the actual production of the design is completed will meet r equirements: (1) the straightening to cut off the wire diameter: 1.6 Φ Φ 4 mm; (2) the straightening cutting wire length: 100 mm - 1000 mm; (3) cutting length error: Δ L 2 mm or less; (4) steel wire straightening cutting off after the straightness error is not more than 2 mm/m. (5) the traction steel wire speed: 20-30 m/min. (6) to cut off the motor power: 2.2 kw.
Key words: reinforced; Straightening cutting machine; Invalid shear
目录
第一章前言 (1)
第二章钢筋调直机的设计 (2)
2.1 钢筋调直机的分类 (2)
2.2 钢筋调直机调直剪切原理 (2)
2.3 钢筋调直机的主要技术性能 (3)
2.4 钢筋调直机工作原理与基本构造 (4)
第三章 电机选择 (10)
3.1 生产率和功率计算 (10)
3.1.1 生产率计算 (10)
3.1.2 功率计算，选择电动机 ·······················
10 第四章 皮带选择 ····························
15 4.1 第一组皮带传动机构的设计 ······················
15 4.1.1 确定设计功率c p ·························
15 4.1.2 初选带的型号 ···························
15 4.1.3 确定带轮的基准直径1d d 和2d d ····················
15 4.1.4 确定中心距a 和带的基准长度d L ··················
16 4.1.5 验算小轮包角2α ·························
16 4.1.6 计算带的根数 ···························
17 4.1.7 计算带作用在轴上的载荷Q ·····················
17 4.2 第二组皮带传动机构的设计 ······················
18 4.2.1 确定设计功率c P ·························
18 4.2.2 初选带的型号 ···························
18 4.2.3 确定带轮的基准直径3d d 和4d d ···················
18 4.2.4 确定中心距a 和带的基准长度d L ··················
19 4.2.5 验算小轮包角1α ·························
19 4.2.6 计算带的根数 ···························
19 4.2.7 计算带作用在轴上的载荷Q ·····················
20 4.2.8 主动带轮设计 ···························
21 第五章 齿轮设计 ····························
22 5.1 确定齿轮传动精度等级 (22)
5.2齿轮参数计算 (23)
5.2.1 计算许用应力 (23)
5.2.2 按齿面接触疲劳强度确定中心距 (23)
5.2.3 验算齿面接触疲劳强度 (24)
5.2.4 验算齿根弯曲疲劳强度 (25)
5.2.5 齿轮主要参数和几何尺寸 (26)
第六章轴的设计与强度校核 (28)
6.1 齿轮轴的设计与强度校核 (28)
6.1.1 轴的结构设计 (28)
6.1.2 轴的强度校核 (28)
6.2轴的设计与强度校核 (31)
6.2.1轴的结构设计 (31)
6.2.2 轴的强度校核 (31)
第七章主要零件的规格及加工要求 (35)
7.1 调直筒及调直模 (35)
7.2.齿轮 (36)
7.3.调直机的各传动轴轴承 (36)
7.4 牵引压辊的选用和调整 (36)
7.5 定长机构的选择与调整 (37)
第八章经济分析与发展前景 (38)
8.1 钢筋调直切断机的种类和特点 (38)
8.2 发展趋势 (40)
总结 (43)
参考文献 (44)
致谢 (45)
题目 1.6/4钢筋调直切断机
第一章前言
21世纪是一个技术创新的时代，随着我国经济建设的高速发展，钢筋混凝土结构与设计概念得到不断创新，高性能材料的开发应用使预应力混凝土技术获得高速而广泛的发展，在钢筋混凝土中，钢筋是不可缺少的构架材料，而钢筋的加工和成型直接影响到钢筋混凝土结构的强度、造价、工程质量以及施工进度。

所以，钢筋加工机械是建筑施工中不可缺少的机械设备。

在土木工程中，钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土是主要的建筑构件，担当着极其重要的承载作用，其中混凝土承受压力，钢筋承担压力。

钢筋混凝土构件的形状千差万别，从钢材生产厂家购置的各种类型钢筋，根据生产工艺与运输需要，送达施工现场时，其形状也是各异。

为了满足工程的需要，必须先使用各种钢筋机械对钢筋进行预处理及加工。

为了保证钢筋与混凝土的结合良好，必须对锈蚀的钢筋进行表面除锈、对不规则弯曲的钢筋进行拉伸于调直；为了节约钢材，降低成本，减少不必要的钢材浪费，可以采用钢筋的冷拔工艺处理，以提高钢筋的抗拉强度。

在施工过程中，根据设计要求进行钢筋配制时，由于钢筋配制的部位不同，钢筋的形状、大小与粗细存在着极大差异，必须对钢筋进行弯曲、切断等等。

随着社会与经济的高速发展，在土木工程与建筑施工中，不同类型的钢筋机械与设备的广泛应用，对提高工程质量、确保工程进度，发挥着重要作用。

钢筋调直机械作为钢筋及预应力机械的一种类型，在土木与建筑工程建设中有重要应用，钢筋调直也是钢筋加工中的一项重要工序。

通常钢筋调直机用于调直14mm以下的盘圆钢筋和冷拔钢筋，并且根据需要的长度进行自动调直和切断，在调直过程中将钢筋表面的氧化皮、铁锈和污物除掉。

第二章钢筋调直机的设计
2.1 钢筋调直机的分类
钢筋调直机按调直原理的不同分为孔摸式和斜辊式两种；按切断机构的不同分为锤击式切断、摆臂式切断和飞剪切断；而锤击式切断按切断控制装置的不同又可分为机械控制式与光电控制式。

本次设计为机械控制式钢筋调直切断机，切断方式为锤击式切断。

2.2 钢筋调直机调直剪切原理
锤击式切断钢筋调直机调直剪切原理如图所示：
图2-1调直剪切原理
Fig.2-1 principle of straightening and
sheering
1-盘料架；2-调直筒；3-牵引轮；4-切刀；5-定长
装置；
工作时，绕在旋转架1上的钢筋，由连续旋转着的牵引辊3拉过调直筒2，并在
下切剪刀4中间通过，进入受料部。

当调直钢筋端头顶动定长装置的直杆5后，切断
剪刀便对钢筋进行切断动作，然后剪刀有恢复原位或固定不动。

如果钢丝的牵引速度
V=0.6m/s.而剪刀升降时间t=0.1s，则钢丝在切断瞬间的运动距离
S=Vt=0.6×0.1=0.06m，为此，剪刀阻碍钢丝的运动，而引起牵引辊产生滑动现象，
磨损加剧，生产率降低，故此种调直机的调直速度不宜太快。

2.3 钢筋调直机的主要技术性能
表2-1钢筋调直机的型号规格及技术要求
Tab.2-1 model standard and technique ability of reinforcement bar straightening machine
参数名称数值
调直切断钢筋直径
（mm）
1.6～4
钢筋抗拉强度(MPa)650
切断长度(mm)≥3000
切断长度误差(mm/m)
3
牵引速度(m/min)30～40 调直筒转速(r/min)2800
送料、牵引辊直径
(mm)
80
电机型号：调直
牵引+切断
1324 Y S-904 Y L-
功率：
调直(kW)牵引+切断5.5 1.12
外形尺寸：长(mm)
宽(mm)
高(mm)1070 580 1200
整机重量(kg)1000 2.4 钢筋调直机工作原理与基本构造
该钢筋调直切断机为下切剪刀式，其工作原理如图所示：
图2-2钢筋调直机机构简图
Fig.2-2 mechanism schematic of reinforcement bar straightening machine
1-调直筒；2-牵引压辊；3、14、15-皮带传动机构；4-飞轮；5-曲柄轴；6-锤头；7-钢筋；8-定长挡板；9-定长拉杆；10-压缩弹簧；11-方刀台；12-变速
箱；13-电动机
钢筋调直切断机前后采用两台电动机作总动力装置，两部电动机轴端都是安装V 形带轮，通过V形皮带进行传动，其中前面的电动机负责驱动调直机构，后面的电动机负责驱动牵引机构和切断机构两个部分。

钢筋调直切断机的牵引机构、切断机构的传动原理如下：后一个电动机启动后，经过V形带轮通过皮带带动V形带轮14旋转，
经过变速箱，再通过V形带轮15带动皮带传动轮3大轮运动，最后由皮带传动机构3驱动牵引机构工作，牵动两个牵引压辊2转动，牵引钢筋7向前方运动。

V形带轮3小轮带动飞轮4和曲柄轴5转动，曲柄轴上的连杆带动锤头6进行上、下往复运动，当调直好的钢筋顶住与滑动刀台11相连的定长挡板8时，挡板带动定长拉杆9将刀台拉到锤头下面，刀台便会在锤头快速冲击下将钢筋切断。

钢筋调直切断机的切断机构的结构与工作原理如图所示：
图2-3钢筋调直机的切断机构
Fig.2-3 cut off mechanism of reinforcement bar
straightening machine
1-曲柄轮；2-连杆；3-锤头；4-定长拉杆；5-钢筋；6-复位弹簧；7-刀台座；8-下切刀；9-上切刀；10-上切刀架；
下切刀8固定在刀座台7上，调直后的钢筋会从切刀中孔中通过。

上切刀9安装在刀架10上，非工作状态时，上刀架被复位弹簧6推至上方，当定长拉杆4在调直好的钢筋的带动下，将刀台座7拉到锤头3下面时，上刀架受到锤头的冲击会向下运动，钢筋便会在上、下刀片间被切断。

在切断钢筋时，切刀会有一个继续向下移动的过程，向下移动的时间一般为0.1s，而钢筋的牵引速度为0.6m/s,因此在切断瞬间，钢筋可有0.6×0.1=0.06m的运动距离，而实际上钢筋在被切断的瞬间是停止运动的，所以造成钢筋在牵引轮中开始滑动，导致牵引轮受到磨损。

因此，钢筋调直切断机的
牵引速度不宜太快。

调直定长切割机工作原理
原机械式调直定长切割机总，钢筋由盘料架上出来后进入该筒，适当调整调直块的调整螺钉，将调直块紧固在不同的偏心位置上，以便对不同规格或不同性质的钢筋进行调直。

调直的方案有高斯曲线型、正弦曲线型和余弦曲线型，分别适用于不同直径，不同屈服强度的钢筋。

在调直多盘钢筋后，调直块会产生磨损，此时，应补调偏心以保证调直效果。

调直机主传动箱及牵引压辊，传动箱内由机械减速机构将电机转速降低，并带动主动压辊(上压辊)旋转。

上料时，转动一偏心手柄，使上压辊抬起，将钢筋穿过上压辊与下压辊(被动压辊)之间的弧型槽，然后反向转动偏心手柄，使上压辊放下，上下两压辊呈夹持钢筋状态。

图2-5 钢筋调直机压辊与弹性力实现方式Fig.2-5 Bar straightening machine roller and the elastic force realization 钢筋压在两压辊之间，被调整钢筋力量的大小取决于压辊之间的夹持力。

与上压辊机械相连的连杆上有一弹簧与之相连，该弹簧对上压辊实施加压，压辊的牵引力与压力成正比，故对不同直径与材质的钢筋应选择不同的弹簧压力，从而较好地握持并牵引钢筋。

同时，为防止在剪切时的连切现象，在钢筋被顶停下时，钢筋与压辊间应能出现明显的打滑。

因此弹簧压力的调整是调直机能否正常工作的关键。

传动箱中偏心轴的双滑块机构带动锤头作垂直方向的直线往复运动，剪切机构的方刀台中装有上下切刀，当装在方刀台中的切刀进入锤头下面时，上切刀被锤击而实现钢筋切断工作。

钢筋被打断后，方刀台靠拉杆弹簧复位。

受料架是调直切断机的定长机构，架上有用于定长的定尺板，根据需要的长度调整好定尺板在拉筋上的位置，并调整好拉筋弹簧的压力，使被调直钢筋能顶动定尺板前进，而且又要在钢筋被切断后方刀台能及时复位。

当被调钢筋顶动定尺板前进到位时，定尺板带动拉筋移动，拖动方刀台进入锤头下面而实现剪切。

剪切完成后，方刀台靠拉杆弹簧复位。

当钢筋被切断时，受料架张开卸料，钢筋落下后，受料架随即关闭，接受下一根钢筋。

受料架
卸料时，张开时间的长短由时间继电器控制。

第三章 电机选择
3.1 生产率和功率计算
3.1.1 生产率计算
)
/(06.00h kg K DnG Q π=
3-1 式中 D-牵引轮直径（mm ）
N-牵引轮转速（r/min ）
0G -每米钢筋重量（kg ） K-滑动系数，一般取K=0.95～0.98
带入相应数据得：
)/(5.25598.0395.0408014.306.0)/(06.00h kg h kg K DnG Q =⨯⨯⨯⨯⨯==π
3.1.2 功率计算，选择电动机
调直部分：
调直筒所需的功率：
)
(974001
1
1KW Mn N η=
3-2
式中 96.0min /11取传动效率，皮带传动可）
调直筒转速（--ηr n `
调直筒的扭矩：
)
()
1(23mm N L
f eb d M s ⋅+=σ
3-3
式中 )
15.012.04
2mm L f f mm d b mm e mm N s 调直块的间距（数，一般取钢筋对调直块的摩擦系）
钢筋直径（钢筋弯曲次数，一般取）
调直块偏移量（）
钢筋屈服点（--=-----σ
带入相应数据，得：
).(368.138).(13836880
)
15.01(410235423m N mm N M ==+⨯⨯⨯⨯=
)
(14.496
.0974002800
368.1381KW N =⨯⨯=
考虑到摩擦损耗等因素，选电动机型号为4132-S Y ，功率为 5.5KW ，转速为1440r/min. 牵引部分： 钢筋牵引功率：
)(1022
2KW P N ην
=
3-4
式中
88
.095.097.098.098.098.0/22=⨯⨯⨯⨯=--ηην来计算传动效率，按综合传动按性能参数查表取得
）
调直速度（s m
牵引轮压紧力：
）
（N f P P α
sin 4]
[1=
3-5
式中
145
2
.0][轮槽角度，一般为数取钢筋对牵引轮的摩擦系）牵引钢筋所需的拉力（---αf N P
)(88445sin 2.04500
N P =⨯⨯=
)(39.088
.010240
8842KW N =⨯⨯=
切断部分： 钢筋剪切功率：
)
(97404sin 4
213KW d R N c c ηαησπ⨯=
3-6
式中 89
.095.097.098.098.0/3708.08.07.04421=⨯⨯⨯=---⨯=----ηηαησσ来计算传动效率，按综合传动）
齿刀切角（每分钟切断次数
）
（倍
抗拉强度的剪切极限强度，约等于）
钢筋直径（）曲柄偏心距（C mm N mm d mm R c c c
带入相应数据，经计算得：
)(73.089
.09740445sin 303708.082014.323KW N =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
钢筋切断力P ：
)
(4
2
N d P c σπ=
3-7
式中
d-钢筋直径，mm
c σ-材料抗剪极限强度，2/mm N
带入相应数据得：
)(14873708.04
414.342
2
N d P c =⨯⨯⨯==σπ
钢筋切断机动刀片的冲程数n ：
i
n n I =
(r/min)
3-8
式中 I n -
电动机转速，r/min i-机械总传动比
带入相应数据得：
6.128189.01400=⨯==i n n I
(r/min)
作用在偏心轮轴的扭矩M ： )]}(]1[[cos )
sin({
Pr 0mm N L
r r L r r r M k b k a k ⋅+++++=μββα
3-9
式中 k
r -偏心距，mm
α－偏心轮半径与滑块运动方向所成之角
β
－L r K K k
=其中：),sin arcsin(α
L-连杆长度，mm
0r －偏心轮轴径的半径，mm a r -偏心轮半径，mm b
r －滑块销半径，mm
μ-滑动摩擦系数，μ=0.10～0.15
带入相应数据得：
驱动功率N ：
)(36
.11
8.91716200kW Mn N ⨯⨯=
η
3-10式中 M -作用在偏心轮轴的扭矩，N mm
n
-钢筋切断次数，1/min η
-传动系统总效率 带入相应数据得：
36
.11
8.91716200⨯
⨯=
ηMn N =)(3.036
.11
8.9189.0716200
125180kW =⨯⨯⨯⨯ )
(25180]}1005]10020
1[405.12[15.074
.5cos )74.530sin({201487]}
]1[[cos )
sin({
Pr 0mm N L
r r L r r r M k b k a k ⋅=⨯++⨯+⨯++⨯⨯=+++++=
μββα
牵引与切断总功率：
)(12.173.039.032KW N N N =+=+=
考虑到摩擦损耗等因素，选电动机型号为490-L Y ，功率为 1.5KW ，转速为1400r/min.
第四章 皮带选择
4.1 第一组皮带传动机构的设计
设计的原始条件为：传动的工作条件，传递的功率P ，主、从动轮的转速1n 、2
n （传动比i ），传动对外廓尺寸的要求。

设计内容：确定带的型号、长度、根数； 传动中心距；
带轮基准直径及结构尺寸；
计算初拉力0F ， 带对轴的压力0Q
设计的步骤和方法
4.1.1 确定设计功率c p
考虑载荷性质和每天运转的时间等因素，设计功率要求要比传递的功率略大，即：
)
(kW P K P A C =
4-1
式中
P-传递的额定功率，14
.4=C
P
（KW ）
A
K -工作情况系数，A
K =1.2
=
C P 4.14⨯1.2=4.97(KW)
4.1.2 初选带的型号
根据设计功率c P 和主动轮转速1n =1440r/mim 。

选定带的型号为A 型。

4.1.3 确定带轮的基准直径1d d 和2d d
（1）选择1d d ，由min 1d d d d ≥，查表得 1d d =280（mm ）
（2）验算带速V ，带速太高则离心力大，减小带与带轮间的压力易打滑，带速太低，
要求传递的圆周力大，使带根速过多，故V 应在5～25mm/s 之内。

)/(84.18)
100060(1440
28014.3)
100060(1
1s m n d V d =⨯⨯⨯=
⨯=
π
4-2
（3）计算从动轮基准直径2d d ：
2d d =i 1d d =
12
1d d n n 28028001440
⨯=
=138.57（mm ）
3-3
取标准值2d d =140（mm ）
4.1.4 确定中心距a 和带的基准长度d L
一
般
取
)(2)(7.021021d d d d d d a d d +≤≤+
4-4
计算相应于0a 的带基准长度0d L ：
2
1200210
2
()2()243.14(280140)
2500(140280)1606.702()24500
d d d d d d d L a d d a mm π
-≈+++
-=⨯+
++=⨯
根据初定的0d L 查表，选取接近0d L 值的基准长度d L =1600（mm ）
实际中心距：
)(649.4962
702
.16061600500200mm L L a a d d =-+=-+
=
4-5
4.1.5 验算小轮包角2α
2α 1201662arcsin
21802
1≥=--=a
d d d d
4-6
4.1.6 计算带的根数
7.199
.096.0)15.05.3(97
.4)(00=⨯⨯+=∆+≥
L C K K P P P Z α 取
Z=2 4-7
式中
α
K -包角系数，考虑包角与实验条件不符
（2
α
≠
180）时对传动能力的影响
L
K -长度系数，考虑带长与实验条件不符时对传动能力的影响
P -实验条件下，单根V 带所能传递的功率
P ∆-单根V 带传递功率的增量
考虑传动比1≠i 时，带在大轮上的弯曲应力小，故在寿命相同的条件下，可增大传递的功率，其计算式为：
)(15.0)1
1(10
kW K n K P
i
B =-
=∆
4-8
式中
B
K -弯曲影响系数，B
K
3
1003.1-⨯=
i
K -传动比系数 i
K =1.12
4.1.7 计算带作用在轴上的载荷Q
为设计轴和轴承，应计算出V 带对轴的压力Q ：
)(2
sin
21
0N Z F Q α=
4-9
式中
Z-带的根数
F -单根V 带的初拉力N
)(28.14184.181.0)196
.05.2(284.1897.4500)196.05.2(500220N qv z P F C =⨯+-⨯⨯⨯=+-⨯
=ν
4-10
)(9.5602
166
sin
228.1412N Q =⨯⨯⨯=
4-11
4.2 第二组皮带传动机构的设计
设计的原始条件为：传动的工作条件，传递的功率P ，主、从动轮的转速3n 、4
n （传动比i ），传动对外廓尺寸的要求。

设计内容：确定带的型号、长度、根数； 传动中心距；
带轮基准直径及结构尺寸；
计算初拉力0F ， 带对轴的压力0Q
4.2.1 确定设计功率c P
考虑载荷性质和每天运转的时间等因素，设计功率要求要比传递的功率略大，即：
)
(kW P K P A C =
4-12
式中 P-传递的额定功率，36.1=C P KW
A K -工作情况系数，A K =1.2 =C P 1.36⨯1.2=1.632(KW)
4.2.2 初选带的型号
根据设计功率c P 和主动轮转速3n =1400r/mim 。

选定带的型号为A 型。

4.2.3 确定带轮的基准直径3d d 和4d d
（1）选择3d d ，由min 3d d d d ≥，查表得 3d d =140mm
（2）验算带速V ，带速太高则离心力大，减小带与带轮间的压力易打滑，带速太低，
要求传递的圆周力大，使带根速过多，故V 应在5～25mm/s 之内。

)/(55.10)
100060(1440
14014.3)
100060(3
3s m n d V d =⨯⨯⨯=
⨯=
π
4-13
（3）计算从动轮基准直径4d d ：
4
d d =i
3
d d =
34
3
d d n n 140720
1440
⨯=
=280（mm ）
4-14
取标准值4d d =280mm
4.2.4 确定中心距a 和带的基准长度d L
一般取
)(2)(7.043043d d d d d d a d d +≤≤+
4-15
计算相应于0a 的带基准长度0d L ：
)
(73.1275500
4)140280()140280(214.330024)()(2
22
024334
00mm a d d d d a L d d d d d =⨯-+++⨯=-+++≈π
根据初定的0d L 查表，选取接近0d L 值的基准长度d L =1400（mm ）
实际中心距： )(3622
73
.12751400300200mm L L a a d d =-+=-+
= 4-16
4.2.5 验算小轮包角1α
1
α
12070.1572arcsin
21804
3≥=--=a
d d d d 4-17
4.2.6 计算带的根数
5
.196
.093.0)16.09.1(36
.1)(00=⨯⨯+=∆+≥
L C K K P P P Z α 取Z=2
4-18
式中 αK -包角系数，考虑包角与实验条件不符（2α≠ 180）时对传动能力的影响 L K -长度系数，考虑带长与实验条件不符时对传动能力的影响 0P -实验条件下，单根V 带所能传递的功率 0P ∆-单根V 带传递功率的增量
考虑传动比1≠i 时，带在大轮上的弯曲应力小，故在寿命相同的条件下，可增大传递的功率，其计算式为：
)(16.0)1
1(30kW K n K P i
B =-
=∆ 4-19
式中 B K -弯曲影响系数，B K 31003.1-⨯=
i K -传动比系数 i K =1.12
4.2.7 计算带作用在轴上的载荷Q
为设计轴和轴承，应计算出V 带对轴的压力Q ：
)(2
sin
21
0N Z F Q α=
4-20
式中 Z-带的根数
0F -单根V 带的初拉力N
)(5.655504.101.0)193
.05.2(25504.1036.1500)193.05.2(500220N qv z P F C =⨯+-⨯⨯⨯=+-⨯
=ν )(2572
70
.157sin
25.652N Q =⨯⨯⨯= 4.2.8 主动带轮设计
轴伸直径d=38mm, 长度L=80mm ，故主动带轮轴孔直径应取mm d 380=，毂长应小于80mm.大主动带轮结构为辐板式带轮，小主动带轮结构为实心式带轮，轮槽尺寸及轮宽等按表计算得：
小带轮：基准宽度=d b 10mm ，顶宽b=13mm ； 基准线上槽深=a h 5mm ； 基准线下槽深=f h 12mm ； 槽间距 3.015±=e mm; 第一槽对称面至端面的距离
2
110+-=f mm; 最小轮缘厚mm 6min =δ
带轮宽mm f e z B 3510215)12(2)1(=⨯+⨯-=+-=
z —轮槽数；外径mm h d d a d a 1502=+=； 轮槽角 38；极限偏差1±mm ；当B ＜1.5s d 时，L=B=35mm ，s d 为轴的直径；
大带轮：基准宽度=d b 10mm ，顶宽b=13mm ； 基准线上槽深=a h 5mm ； 基准线下槽深=f h 12mm ； 槽间距 3.015±=e mm; 第一槽对称面至端面的距离
2110+-=f mm; 最小轮缘厚mm 6min =δ；
带轮宽mm f e z B 3510215)12(2)1(=⨯+⨯-=+-=
z —轮槽数；外径mm h d d a d a 2902=+=： 轮槽角 38； 极限偏差1±mm ；
为轴的直径s s d mm d d ,7638221=⨯=⨯=； mm d D D 146)76216(5.0)(5.0110=+⨯=+⨯= mm
d D d 28)76216(2.0))(3.0~2.0(110=-⨯=-=
第五章 齿轮设计
本机选用的是直齿轮，在牵引箱中。

在闭式传动中，轮齿折断和点蚀均可能发生，设计时先按齿面接触疲劳强度确定传动主要参数，再验算齿根弯曲疲劳强度。

小齿轮齿数1Z 应大于17齿，以避免根切现象而影响齿根弯曲强度，一般取1Z =18～40，2Z =i 1Z 。

为防止轮齿早期损坏，1Z ，2Z 应尽量互为质数。

当分度圆直径确定时，在满足齿根弯曲强度的前提下，适当减少模数以增加齿数，有利于提高重合度。

对传递动力的齿轮传动，模数应大于2mm （至少1.5mm ）,齿数比(传动比)i 不宜过大,以小于5为佳,以防止两齿轮直径相差过大及轮齿工作负担相差过大。

增大齿宽b 时，轮齿的工作应力F σ和H σ都将减少，有利于提高轮齿承载能力，但b 过大易造成载荷沿齿宽分布不均匀。

对于制造安装精度要求高，轴和支承刚度大，齿轮相对于轴承是对称布置时，可取稍大些，=d ψ0.8～1.4。

非对称布置时=d ψ0.6～1.2；悬臂布置及开式传动中=d ψ0.3～0.4。

在硬度HB ＞350的硬齿面传动中，d ψ还应下降50%。

一级减数直齿轮设计
已知一级传递功率)(31.197.099.036.10101KW P P =⨯⨯==η，小齿轮转速1n =720r/min,传动比i 12=1.9,每天1班，
，预期寿命10年。

5.1 确定齿轮传动精度等级
根据使用情况和估计速度6≤v m/s,则选用8级精度的齿轮。

选择材料：小齿轮选用45号钢，调质处理，1217255HBS HBS =～；大齿轮选用45号钢 ，正火处理，
2162~217HBS HBS =；按国家标准，分度圆上的压力角=20o α；对于正常齿，齿顶
高系数=1a h *
，顶隙系数=0.25c *
5.2齿轮参数计算
5.2.1 计算许用应力
9
119
9
121260607201103008 1.0368101.0368100.384102.7
h N n jL N N i ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯===⨯
5-1
主动轮和从动轮齿面硬度为230HBS 和170HBS ，，并查图得，
lim1H σ=570Mpa,lim2H σ=520Mpa,查图得，1N Z =1.0，2N Z =1.14, 1X Z =1.0,
2X Z =1.0,W Z =1.0,LVR Z =0.92,H S =1.0。

lim1
111570
[] 1.0 1.0 1.00.92524.4()1.0
H H N X W LVR H
Z Z Z Z MPa S σσ=
=
⨯⨯⨯⨯=
5-2
lim2
222520
[] 1.14 1.0 1.00.92545.376()1.0
H H N X W LVR H
Z Z Z Z MPa S σσ=
=
⨯⨯⨯⨯= 5-3
5.2.2 按齿面接触疲劳强度确定中心距
小
齿
轮
转
距
：
)(694.17375720
31
.11055.961mm N T ⋅=⨯
⨯= 5-4
初取2 1.1t t K Z ε⋅=，取1 1.91
0.35,0.350.647522
a d a
u φφφ++===⨯=
，查表得E Z =
2.5H Z =
==
5-5
确定中心距：
((1.9150.34()t a u mm =+=+=
5-6
取a=155mm
估计模数：m=(0.007～0.02)a=(0.007～0.02)×155=1.085～3.1mm,取m=2mm. 各齿轮齿数：
41.399.193.2193
.21)
17.2(2155
2)1(212121=⨯=⨯==+⨯⨯=+=
i Z Z m a Z μ
5-7
取402221==Z Z
实际传动比2
1
1.82Z i Z =
=实
5-8
传动比误差 1.9 1.82
100%100%4%5%1.9
i i i i --∆=
⨯=
⨯=<±理实
理
许用 分度圆直径：
80
402442222211=⨯===⨯==mZ d mZ d
5-9
验算圆周速度 11
3.1484720
3.17/6/601000
601000
d n v m s m s π⨯⨯==
=<⨯⨯,选择8级精度的齿
轮合适。

5.2.3 验算齿面接触疲劳强度
因电机驱动，载荷平稳，查表， 1.0A K =，由于速度v=3.17m/s,8级精度齿轮 ，查图得 1.12v K =，轴上轴承不对称分布，且0.6475d φ=，查图得 1.04K β=，齿宽b=10.64758454.39d d φ=⨯=。

取b=54mm,0β=。

查表得 1.0K α=
载
荷
系
数
1.0 1.12 1.04 1.0 1.16A v K K K K K βα==⨯⨯⨯=
5-10
计算端面和纵向重合度：
12111.88 3.2cos Z Z αεβ⎡
⎤⎛⎫=--⎢⎥
⎪⎝⎭⎣
⎦
111.88 3.213875⎡⎤
⎛⎫=--⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ 1.84=
5-11
10.318tan 0d Z βεφβ==
5-12
由ααεε和查图得，0.88Z α=，取u=2.7
H E H Z Z Z ε
σ=
5-13
188.9 2.5=⨯⨯
=158MP ][H σ≤ 安
全。

5.2.4 验算齿根弯曲疲劳强度
根据材料热处理，查图 ，lim1lim2435,415, 1.25F F F MPa MPa S σσ===取。

查图
12121.0, 1.0 2.0N N X X ST Y Y Y Y Y =====。

取，则计算出许用应力
lim1
111435
[] 1.0 1.0 2.0696()1.25
F F N X ST F
Y Y Y MPa S σσ=
=
⨯⨯⨯=
5-14
lim2
222415
[] 1.0 1.0 2.0664()1.25
F F N X ST F
Y Y Y MPa S σσ=
=
⨯⨯⨯=
5-15
由图得，12122.86, 2.22 1.54, 1.79,0.71Fa Fa Sa Sa Y Y Y Y Y ε=====和 验算弯曲疲劳强度 1
11112F Fa Sa KT Y Y Y bd m
εσ=
5-16
2 1.1617375.694
2.86 1.540.7154843
⨯⨯=
⨯⨯⨯⨯⨯
)(14.38MPa =1[]F σ≤
1
22212F Fa Sa KT Y Y Y bd m
εσ=
5-17
2 1.1617375.694
2.22 1.790.7154843
⨯⨯=
⨯⨯⨯⨯⨯
232.62()[]F MPa σ=≤
安全。

5.2.5 齿轮主要参数和几何尺寸
25.0,0.1,2,7.2,40,22**
21======c h m Z Z a μ
1122244d mZ mm ==⨯= 2224080d mZ ==⨯=mm
1124423 1.050a a d d mh *
=+=+⨯⨯=mm
2228023 1.086a a d d mh *=+=+⨯⨯=mm
112()4422(1.00.25)39f a d d m h c *
*=-+=-⨯⨯+=mm
222()8022(1.00.25)75f a d d m h c **=-+=-⨯⨯+=mm
1211
()(4480)6222a d d =+=+=mm
121218,5~10,25b b mm b b mm b mm ===+=取
同理
当3齿轮4齿轮间传动比34i =2.5时，齿轮主要参数和几何尺寸
3418,32, 1.78, 2.5, 1.0,0.25
a Z Z u m mm h c *
*======
33 2.51845d mZ ==⨯=mm 44 2.53280
d mZ ==⨯=mm
332452 2.5 1.051
a a d d mh *
=+=+⨯⨯=mm 442802 2.5 1.086
a a d d mh *=+=+⨯⨯=mm
332()452 2.5(1.00.25)38.75
f a d d m h c *
*=-+=-⨯⨯+=mm 442()802 2.5(1.00.25)73.75
f a d d m h c **=-+=-⨯⨯+=mm
3411
()(4580)62.5
22
a d d =+=+=mm
343418,5~10,25b b mm b b mm b mm ===+=取
4齿轮和5齿轮间的传动比45i =1，齿轮主要参数和几何尺寸
4532,32,1, 2.5, 1.0,0.25
a Z Z u m mm h c *
*======
45 2.53280d mZ ==⨯=mm 56 2.53280
d mZ ==⨯=mm
442802 2.5 1.085
a a d d mh *
=+=+⨯⨯=mm 552802 2.5 1.085
a a d d mh *=+=+⨯⨯=mm
442()802 2.5(1.00.25)73.75
f a d d m h c *
*=-+=-⨯⨯+=mm 552()802 2.5(1.00.25)73.75
f a d d m h c **=-+=-⨯⨯+=mm
3411
()(8080)80
22
a d d =+=+=mm 5
618b
b ==mm
第六章 轴的设计与强度校核
6.1 齿轮轴的设计与强度校核
6.1.1 轴的结构设计
图6-1轴的结构图
Fig.6-1 construction figure of shaft one
6.1.2 轴的强度校核
输出轴转矩： N n P T 18039720
36.11055.91055.96116
1=⨯⨯=⨯= 6-1
齿
轮
圆
周
力
：
mm mz d d N d T F R R m m t 85)3.05.01(254)5.01()1(49485
18039
22111
111=⨯-⨯⨯=-=-==⨯==φφ⎫
⎪⎬
⎪⎭
6-2
齿轮轴向力： N F F t a 12745cos 20tan 494sin tan 111=⨯⨯== δα
6-3
齿轮径向力：
N
F F t r 127cos tan 111==δα
6-4
支反力： XOY 面 （垂直面）
N
R N R BY AY 198269
285
12746212771269
285
127193127=⨯-⨯=
=⨯-⨯=
⎫⎪
⎬⎪⎭
6-5
XOZ 面（水平面）
N
R N
R BZ
AZ 64269
161257462127319269
430
257193127=⨯-⨯==⨯-⨯=⎫⎪
⎬⎪⎭
6-6
XOY 面上的弯矩：
mm N M mm
N M mm N M mm N M BY BY AY AY ⋅-=⨯-⨯
=⋅=⨯=⋅=⨯-⨯+⨯=⋅=5.191131931272
85
12719099269715.164621272
85
1272691980右左
右左⎫⎪
⎬⎪⎭
6-7
XOZ 面上的弯矩：
mm
N M mm N M mm
N M mm N M BZ BZ AZ AZ ⋅-=⨯-=⋅-=⨯+⨯-=⋅-=⨯-=⋅-=⨯-=953421934942469926931943025722822846249441377161257右左右左⎫⎪
⎬⎪⎭
6-8
合成弯矩：
mm N M M M mm
N M
M
M mm N M M M mm N M M M BZ BY B BZ BY B AZ AY A AZ AY A ⋅=-+-=+=⋅=-+=+=⋅=-+
=+=⋅=-+=+=97237953405
.191132542724699190992282282282285.16413774137702
2222
222
22222
222）（）（）（）（）（右右右左
左
左右右右左左左⎫
⎪⎬⎪⎭
6-9
当量弯矩：
mm
N T M mm N T M M mm N T M M mm N T M M mm
N T M
M MPa MPa T M M vD B vB B vB A vA A vA b b B b b v ⋅=⨯==⋅=⨯+=+
=⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=======
+=--104621803958.0977981803958.097237274951803958.0254272284681803958.0228228104621803958.04137795][,55][60045.58.095
55
][][)(222222222
2222
2
2
201012
2ααααασσσσσαα）（）（）（）（）（）（）（）（查表，钢取转矩为一般性质，故右右左左右右左
左⎫
⎪⎬⎪⎭
6-10
取危险截面按当量弯矩验算直径。

危险截面取右轴承处（载荷最大）及安装带轮处（轴径最小且载荷较大、有键槽）。

右轴承部位验算
mm
M d b vA 1655
1.0228707
][1.03
31=⨯==-σ
6-11
d=20mm ＞16mm,合格。

安装带轮部位验算
mm
M d b vD 1555
1.010462
][1.0331=⨯==-σ
6-12
d=20mm ＞15mm,合格。

该轴段有键槽，计算轴径加大4%，d=20＞15×1.04=15.6，合格 综上计算结果，该轴强度足够。

6.2 Ⅱ轴的设计与强度校核
6.2.1 轴的结构设计
图6-2轴的结构图
Fig.6-2 construction figure of shaft two
6.2.2 轴的强度校核
输出轴转矩：
N n P T 17376720
31.11055.91055.96226
2=⨯⨯=⨯= 6-13
圆柱齿轮 齿
轮
圆
周
：
N d T F t 41484
17376
22111=⨯==
6-14
齿
轮
径
向
力
：
N
F F t r 150tan 11==α
6-15
标准直齿圆锥齿轮
齿轮圆周力：
mm
mz d d N d T F R R m m t 85)3.05.01(254)5.01()1(40885
17376
22222222=⨯-⨯⨯=-=-==⨯==
φφ⎫
⎪⎬⎪⎭
6-16
齿
轮
轴
向
力
：
N F F t a 10445cos 20tan 408sin tan 222=⨯⨯== δα
6-17
齿
轮
径
向
力
：
N F F t r 104cos tan 222==δα
6-18
支反力 XOY 面 （垂直面）
N
R N
R BY AY 97354
54104285
104302104155354
285
10452104300150-=⨯-⨯+⨯-=
=⨯+⨯+⨯=
⎫
⎪
⎬⎪⎭
6-19
XOZ 面（水平面）
N
R N
R BZ
AZ 447354
5142030240854414392354
212
3052408300414=⨯-⨯-⨯-==⨯-⨯+⨯=⎫⎪
⎬⎪⎭
6-20
XOY 面上的弯矩：
mm
N M mm N M mm
N M mm
N M mm N M mm N M BY BY DY DY CY CY ⋅=⋅-=⨯+⨯+⨯+⨯-=⋅-=⨯-=⋅-=⨯+⨯-=⋅-=⨯-⨯+⨯-=⋅-=⨯-=0422
85
1045210430015035415550445297961024815030215550472300972
85
104248104837054155右左右左
右左⎫⎪
⎬⎪⎭
6-21
XOZ 面上的弯矩：
mm
N M mm N M mm
N M mm N M mm N M mm
N M BZ BZ DZ DZ CZ CZ ⋅-=⨯-=⋅=⨯+⨯=⋅-=⨯-=⋅=⨯=⋅-=⨯-⨯-=⋅=63602123014541652408300414636021230102672248414114984460302484080右左右左右左⎫⎪
⎬⎪⎭
6-22
合成弯矩：
mm N M M M mm N M M M mm
N M
M
M mm N M M M mm N M M M mm N M M M BZ BY B BZ BY B DZ DY D DZ DY D CZ CY C CZ CY C ⋅=-+=
+=⋅=+-=+=⋅=-+-=+=⋅=+-=+=⋅=-+-=+=⋅=+-=+=6360636001454161454164281176360504496151026729610
12557411498450472837008370
22222
2222
222
222222222
22）（）（）（）（）（）（）（）（右右右左左左右
右
右左左左右右右左左左⎫
⎪⎬⎪⎭
6-23
当量弯矩：
mm
N T M mm
N T M M mm N T M M mm N T M M mm N T M M mm N T M M mm N T M M mm N T M M MPa
MPa T M M vD P vP B vB B vB D vD D vD C vC C vC b b B b b v ⋅=⨯==⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=======
+=--100781737658.0271221737658.025180119171737658.063601457651737658.0145416129401737658.08117139291737658.096151259781737658.0125574131011737658.0837095][,55][60045.58.095
55
][][)(2222222222222222222222222
22201012
2αααααααασσσσσαα）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（查表，钢取转矩为一般性质，故右右左左右右左左右右左左⎫
⎪
⎬⎪⎭
6-24
取危险截面按当量弯矩验算直径。

危险截面取右轴承处（载荷最大）、安装圆柱齿轮处、安装锥齿轮处及安装偏心轮处。

右轴承处验算
mm
M d b vB 8.2155
1.0146251
][1.03
31=⨯==-σ
6-25
d=24mm ＞21.8mm,合格。

安装圆柱齿轮处验算
mm
M d b vC 4.2055
1.0126657
][1.0331=⨯==-σ
6-26
d=24mm ＞20.4mm,合格。

该轴段有键槽，计算轴径加大4%，d=24＞20.4×1.04=21.2mm,合格。

安装压辊处验算
mm
M d b vC 1655
1.019012
][1.0331=⨯==-σ
6-27
d=20mm ＞16mm,合格。

该轴段有键槽，计算轴径加大4%，d=20＞16×1.04=16.64mm,合格。

综上计算结果，该轴强度足够。

第七章 主要零件的规格及加工要求
7.1 调直筒及调直模
调直筒及调直块的尺寸要求见零件图，调直筒可用一般结构钢或碳钢制造，调直块须用厂具钢制造，并进行热处理，块的内孔要具有一定的光洁度。

GT1.6/4型调直切断机的调直筒，有套调直模，整套有五个，其中外圈是模套，用于固定调直模，材料是45号钢，内圈是调直模，材料是硬质合金，内径为6mm ，可调直4mm 直径以下的钢筋。

调直模用工具钢制成，并经热处理。

安装时，调直模的喇叭口应全部向调直筒进口方向。

调直模在调直筒中的安装位置如图所示，
图7-1调直模的安装方法
Fig.7-1 installation method of straightening model 调直模偏移量的大小，要根据调直模的磨损程度和钢筋的性质通过试验确定，一般为7～10mm，但不论采用哪种方法，调直筒最外两端的两个调直模，必须在调直筒导孔的轴线上，如果发现钢筋调的不直，应及时调整调直模的偏移量。

7.2.齿轮
调直机上的所有齿轮均采用45号钢加工制造，并须经过表面淬火等热处理。

7.3.调直机的各传动轴轴承
表7-1钢筋调直机的轴承型号及用量
Tab.7-1 bearing size and number of reinforcement bar straightening machine。